习题一-——热力学第一定律g.ppt

本章基本要求： 1、掌握状态函数的概念和特性，热力学能和焓都是状态函数。 2、掌握各种条件下（等温，等压，绝热，可逆等）ΔU、ΔH、W、Q的计算。 3、掌握盖斯定律，生成焓，燃烧焓等的计算 二、重要公式与定义式 1. 体积功： 2. 热力学第一定律： ?U = Q + W ， dU =?Q +?W 3.焓的定义： H=U + pV ΔH=ΔU+Δ(pV) ? ? 4. 热容： 定容摩尔热容 Cv， 定压摩尔热容 Cp， 理想气体的热容通常情况下可以近似为常数： 单原子分子：Cp,m =(5/2)R，CV,m=（3/2）R 双原子分子或线型多原子分子： Cp,m =（7/2）R， CV,m =（5/2）R 5. 标准摩尔反应焓：由标准生成焓 或标准燃烧焓 计算? ?  6. 基希霍夫公式(适用于化学反应过程)? ?  7. 恒压摩尔反应热与恒容摩尔反应热的关系式? ?  8. 理想气体的可逆绝热过程方程：? ? 三、各种过程Q、W、 △ U、 △ H 的计算 1．解题时可能要用到的内容对于气体，题目没有特别声明，一般可认为是理想气体。? ?(1).等温过程 : 体系的始态温度等于终态的温度，且一直等于环境的温度的过程。T始＝T终＝T环＝常数 对理想气体，△T=0， △U= △H=0， Q=W? ? ? ? 若气体为理想气体，又是等温可逆过程，则 2．等压过程：p =p外=常数，无其他功W=0体系的始态压强等于终态的压强，且一直等于环境的压强的过程。P始＝P终＝P环＝常数 (1)真空膨胀过程p外=0，W=0，Q=ΔU(2) W= -p外(V2-V1), ΔH = Qp = n Cp，ΔU=ΔH-Δ(pV)， Q= ΔU-W ?  3. 恒容过程 ：dV=0? W=0， ΔU = QV = ΔU = n CVdT， ΔH=ΔU+VΔp  4．绝热过程：Q=0(1) 绝热可逆过程 W= -pdV = ΔU = nCVdT， ΔH= ΔU+Δ (pV)? (2) 绝热一般过程：由方程W = -p外dV = ΔU = n CVdT，建立方程求解。 5. 相变过程S(a)→S(b)：(1) 可逆相变(正常相变或平衡相变)：在温度T对应的饱和蒸气压下的相变，如水在常压下的0℃ 结冰或冰溶解，100 ℃ 时的汽化或凝结等过程。? ? ? ?  (2) 不可逆相变：利用状态函数与路径无关的特点，根据题目所给的条件，设计成题目给定或根据常识知道的(比如水的正常相变点)若干个可逆过程，然后进行计算。?  6．化学过程：标准反应焓 的计算由298.15K时的标准摩尔生成焓或标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓， ? 注意：生成反应和燃烧反应的定义，以及标准摩尔生成焓或标准摩尔燃烧焓存在的联系。 例如 H2O(l)的生成焓与H2的燃烧焓，CO2 的生成焓与C(石墨)的燃烧焓数值等同。 课后习题 1. 一隔板将一刚性绝热容器分为左右两侧，左室气体的压力大于右室气体的压力。现将隔板抽去，左、右气体的压力达到平衡。若以全部气体作为系统，则?U、Q、W为正?为负?或为零? 解：以全部气体为系统，经过所指定的过程，系统既没有对外作功，也无热传递。所以W、Q和?U均为零。 4．分别判断下列各过程中的Q、W、△U、△H为正、为负还是为零？ （1）理想气体自由膨胀。 （2）理想气体等温可逆膨胀。 答：因为理想气体等温可逆膨胀，所以 ， ，膨胀对外做功W0， 答：因为pe=0，所以W=0；又因为Q =0，所以 （3）理想气体绝热、反抗等外压膨胀。 答：因为绝热 Q = 0； ， ,故 W ＜ 0 ； ；又因为 ，所以 。 （4）水蒸气通过蒸汽机对外做出一定量的功之后恢复原态，以水蒸气为系统。 答：系统对外作功，故W＜0；因系统经循环后恢复原态，状态函数都恢复原值，所以 ， ；又据 ，所以 。 （5）水（101.325kPa，273.15K）→冰（101.325kPa，273.15K） 答： ，因为冰的体积大于水的体积，即VSV1，所以W＜0；又因为水凝固放热，故Q 0；则 ； 。 （6）在充满氧的定容绝热反应器中，石墨剧烈燃烧